Laser fizikasi

Laser fizikasi

Mavzu: Molekulyar gaz lazeri
Molekulyar lazerlar gaz lazerlari bo'lib, lazer faol tarkibiy qismlari alohida atomlar yoki ionlar emas, balki molekulalardir. Bunday molekulalarga CO2 (karbonat angidrid), CO (uglerod oksidi), N2 (azot), HF (vodorod ftorid), DF (deyteriy ftorid), NH3 (ammiak) va CH3OH (metanol) misol bo'ladi. Bunday molekulalarning qo'zg'aluvchan holatidan foydalaniladi, ular nafaqat sof elektron qo'zg'alishni (atomlar yoki ionlar kabi), balki molekulalarning tebranishlari va aylanishlarini ham o'z ichiga olishi mumkin. Qo'zg'alish energiyalari ko'p hollarda nisbatan kichik bo'lib, o'rta yoki uzoq infraqizil spektr mintaqasida uzoq to'lqin uzunliklari bilan lazer emissiyasiga olib keladi. Ba'zi kamroq tarqalgan molekulyar gaz lazerlari:Lazer spektroskopiyasi uchun asetilen (C2H2) va vodorod siyanid (HCN) lazerlari qo'llaniladi.

HFni qo'zg'atish uchun sodir bo'lgan zanjirli reaktsiyaga bog'liq. Vodorod (molekulyar) gaz H2 va ftor gazi F2 aralashmasi zanjir reaktsiyasini boshlash uchun elektr razryadga duchor bo'ladi, buning natijasida qo'zg'aluvchan tebranish darajasida vodorod-ftorid molekulasi hosil bo'ladi

Shunday qilib, ushbu lazerlardagi vosita ularning lazer nurini yaratish uchun yoqilg'i sifatida ishlatiladi. Shuning uchun, amaliy cheklovlarni hisobga olmaganda, ushbu lazerlarning kuchi lazerda ishlatiladigan kimyoviy (gaz hajmi) miqdoriga bog'liq. Cheksiz quvvatga ega bo'lganligi sababli, bu lazerlar asosan harbiy maqsadlarda qo'llanilishi uchun o'rganilgan. Ulardan eng mashhuri AQSh armiyasining Nyu-Meksiko shtatidagi White Sands raketa poligonida joylashgan MIRACL o'rta infraqizil ilg'or kimyoviy lazeridir. Bu Mudofaa vazirligining Strategik mudofaa tashabbusi (SDI) uchun sa'y-harakatlari doirasida ishlab chiqilgan dahshatli kimyoviy lazer.

Karbonat angidrid lazerlari (CO2 lazerlari) asosan 10,6 mkm lazer nurlanishini hosil qilish uchun CO2, geliy (He), azot (N2) va ehtimol bir oz vodorod (H2), suv bug'i yoki ksenon (Xe) gaz aralashmasidan foydalanadi.Ular 10% dan yuqori samaradorlikga ega va juda yuqori nur sifatiga ega bo'lgan bir necha kilovattli chiqish quvvatlariga mos keladi. Ba'zi yuqori quvvatli CO2 lazerlari gazni tez aylanish tizimidan foydalanadi (majburiy konveksiya, tez oqim). Ular lazerli materiallarni qayta ishlash uchun keng qo'llaniladi,kesish, payvandlash va markalash, balki lazer jarrohlikda ham. Ular uzluksiz to'lqin yoki impulsli rejimda ishlashi mumkin

Karbonat angidrid lazerlari (CO2 lazerlari) asosan 10,6 mkm lazer nurlanishini hosil qilish uchun CO2, geliy (He), azot (N2) va ehtimol bir oz vodorod (H2), suv bug'i yoki ksenon (Xe) gaz aralashmasidan foydalanadi.Ular 10% dan yuqori samaradorlikga ega va juda yuqori nur sifatiga ega bo'lgan bir necha kilovattli chiqish quvvatlariga mos keladi. Ba'zi yuqori quvvatli CO2 lazerlari gazni tez aylanish tizimidan foydalanadi (majburiy konveksiya, tez oqim). Ular lazerli materiallarni qayta ishlash uchun keng qo'llaniladi,kesish, payvandlash va markalash, balki lazer jarrohlikda ham. Ular uzluksiz to'lqin yoki impulsli rejimda ishlashi mumkin

CO2 (karbonat angidrid).
Қурилманинг схематик кўриниши: а) 1-СО2 узлуксиз ишловчи лазер.
2 - Эгилувчан ёруғлик ўтказгич.
3 - Кўзгулар.
4 - Оптик қалпоқча.
5 - Чиқиш найчаси.
6- Фокусловчи линза.
б) Қурилманинг умумий кўриниши.
СО2 узлуксиз ишловчи лазер
LightMachinery kompaniyasi
TEA CO2 lazer(ko'ndalang qo'zg'aluvchan atmosfera karbonat angidrid lazerlarini ishlab chiqaruvchi dunyoda yetakchi hisoblanadi.) va 30 yildan ortiq vaqt davomida karbonat angidrid lazerlari va lazer markalash va burg'ulash tizimlarini loyihalashtirgan.
CO2 Lazer yordamida,Shisha idishlaridan tortib, sirtga o'rnatiladigan tranzistorlargacha, jelatinli kapsulalar va soch rangi naychalarigacha, ularda ultra yuqori ishonchlilik belgisi tizimini loyihalash, o'rnatish va qo'llab-quvvatlash uchun zarur bo'lgan tajriba mavjud.
Ushbu diagrammada gipotetik molekula uchun ikkita elektron va ular bilan bog'liq tebranish darajalarining bir nechtasi ko'rsatilgan.
Elektron darajalar "egilgan pog'onalar" sifatida ko'rsatilgan, chunki molekulada atomlar o'zlarining ajralish masofasini va elektron energiyasini o'zgartirishi mumkin. Qalin o'qda molekulani eng pastidan qo'zg'atuvchi nasos tasvirlangan.
Keyin uyg’ongan molekula bu yuqori darajadan ko'plab mumkin bo'lgan tebranish darajalariga chiqishi mumkin. Ushbu qo'zg'alishlarning har biri energiyasi va to'lqin uzunligi o'ziga xos qo'zg'alishga mos keladigan foton hosil qiladi.Va bu molekulalarning to'plami damlash tomonidan qo'zg'atilganda, ular turli to'lqin uzunlikdagi fotonlarning sonini (ushbu rasmda o'n bir) hosil qiladi.

Eksimer lazer - elektron sathlari orasida o’tish natijasida nurlanish hosil bo’luvchi molekulyar lazerlar. Hamda ko'z jarrohligi va yarimo'tkazgich ishlab chiqarishda keng qo'llaniladigan ultrabinafsha gaz lazerining bir turi.Damlash manbai: Elektr razryadda eksimer molekulalarining rekombinatsiyasi

Eksimer lazer
Eksimer molekulalari galoidlardan biri bilan birga inert gazlar aralashmasidan hosil bo'ladi. Odatda Ar, Kr va Xe ning bir necha foizi galogenidning bir necha foizi bilan aralashib eksimer molekulalarini hosil qiladi: ArF, KrF va XeF. Gaz aralashmasining qolgan 90% He va Ne kabi boshqa inert gazlardan iborat bo'lib, ular oddiygina bufer vazifasini bajaradi va reaksiyada qatnashmaydi. Eksimer molekulasini qo'zg'atish va hosil qilish uchun ko'pincha katta elektr impuls ishlatiladi. Keyinchalik qisqa muddatli molekulaning tez parchalanishi 10 - 100 ns (10-8 - 10-7 s) davom etadigan juda qisqa lazer pulsiga olib keladi
Eksimer ikki turdagi atomlardan hosil bo'lgan qisqa muddatli dimerik yoki heterodimerik molekula bo'lib, ulardan kamida bittasi elektron qo'zg'atilgan holatda.